定心式弹托对弹体侵彻混凝土效应影响规律研究

针对平衡炮试验中常用的前后定心式弹托设计,在文献［3］Forrestal侵彻模型基础上,建立带前后定心式弹托的刚性弹体侵彻模型,分析弹托相对附加质量、弹托组件与弹体连接强度、侵彻着速等因素对弹体侵彻终点效应的影响规律。分析结果表明：弹托附加质量越大,对侵彻深度增益越明显;随着侵彻初速的提高,弹托附加质量对侵彻深度增加量的影响逐渐增大,弹托的连接强度对侵彻深度的影响越来越小。     

侵彻引信计层起爆炸点控制实物模拟实验方法研究

针对硬目标侵彻引信实验室实物模拟实验,提出了利用多次冲击实验机对硬目标侵彻过程进行模拟实验方法的研究。介绍了硬目标侵彻引信的计层数策略,讨论利用冲击过程模拟侵彻过程加速度信号的可行性,设计了模拟实验系统并针对某型号侵彻引信进行计层数起爆模拟实验。通过与靶场试验曲线的对比,验证了该模拟实验方法的可行性,可较全面地检测引信起爆控制算法的准确性,以及引信活动部件动作的可靠性;但冲击峰值较低,冲击间隔较长,需要做进一步的研究和完善。     

一种超音速火箭靶弹程序角优化方法研究

针对方案制导超音速火箭靶弹平飞段供靶性能优化问题,提出了一种俯仰程序角优化方法。考虑靶弹弹道始末端点约束及平飞段性能约束,在火箭靶弹纵向飞行平面内建立起俯仰程序角优化设计模型。基于Gauss伪谱法将飞行过程约束转化成对俯仰程序角的约束,将最优控制问题转换为对俯仰程序角的非线性规划问题;利用序列二次规划算法求解。仿真结果表明,该方法能够快速获取最优俯仰程序角,并且具有良好的鲁棒性,为实际工程设计提供参考。     

考虑靶体自由表面和开裂区影响的可变形弹体斜侵彻脆性材料的终点弹道分析

将靶体视为不可压缩Mohr-Coulomb材料,假定空腔膨胀产生塑性-开裂-弹性响应分区,构造了自由表面效应的衰减函数,并将衰减函数乘以脆性材料的半经验阻力函数,得到了用于斜侵彻的脆性材料半经验阻力函数。基于文献［2］的弹靶分离方法,将靶体对弹体的作用用阻力函数代替,避免了靶体网格划分和复杂的接触算法,提高了计算效率。在此基础上,对4340（RC44.5）高强钢斜侵彻石灰岩靶体进行了数值模拟,并通过与实验测得弹体最终形态和弹尖最终位置对比,验证了本文提出方法的正确性和优越性。     

刻槽式多爆炸成形弹丸对双层有限厚钢靶侵彻能力及后效研究

应用ANSYS/LS-DYNA软件研究了刻槽式多爆炸成形弹丸（MEFP）对双层有限厚钢靶侵彻能力及后效,得到了刻槽式MEFP战斗部对双层有限厚钢靶侵彻及后效的效果图。结果表明：装药长径比对弹丸成型后的形状影响较小,刻槽深度对弹丸成型后的形状影响显著;其他条件不变时,药型罩厚度增加使弹丸轴向速度减小,进而增加了药型罩侵彻时的侵蚀量,因此从侵彻深度角度考虑,药型罩厚度存在最优值;从整体看,刻槽深度较浅的战斗部后效较好。计算结果与试验结果基本一致。     

中心起爆式变截面杆战斗部设计技术研究

提高杆式战斗部杀伤力的主要研究内容是提高杆的着靶速度和控制杆的飞行姿态。提出一种新的杆式战斗部——变截面杆战斗部,通过改变杆的形状控制杆的飞行姿态进而提高杆式战斗部的杀伤力。论述变截面杆战斗部设计的基本思路,并采用非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟变截面杆战斗部爆轰驱动杆条扩张运动过程,得到了杆的抛撒速度及飞行姿态变化规律。考虑爆炸作用结束后空气阻力对变截面杆飞行姿态的影响,运用计算流体力学（CFD）和基于有限元技术的计算结构力学（CSM）相耦合的方法仿真模拟杆的气动变形,分析结果表明变截面杆气动弹性变形很小,对其飞行姿态影响有限。基于理论研究工作开展了爆轰驱动变截面杆静态抛撒试验,试验达到了预期效果。研究结果表明了变截面杆战斗部结构设计的合理性,为离散杆战斗部的进一步工程设计提供了可靠的理论依据。     

基于水平集方法和最小距离函数法的复杂装药燃面退移问题研究

利用水平集(Level-set)方法和最小距离函数(MDF)方法,对固体火箭发动机装药燃面退移问题进行研究。基于Level-set方法和MDF方法的相互耦合,建立了一种可以准确预测固体推进剂装药燃烧表面退移的方法;对不同几何药型、不同燃速组合推进剂装药及带侵蚀效应的装药进行计算分析,其结果表明,该组合方法及所采用的网格界面分割和几何重构计算燃面面积的思想,在预测固体推进剂装药燃面瞬态退移问题上具有良好的适应性和较高的可信度。     

钨球对柱面带壳装药的冲击起爆数值模拟研究

采用AUTODYN-3D数值软件,开展了钨球与不同曲率半径柱面带钢壳Comp B炸药作用过程的数值模拟。分析了钨球撞击位置对炸药冲击起爆特性的影响,采用升降法获得柱面带壳装药的临界冲击起爆速度。结果表明：柱面带壳装药冲击起爆过程与平面带壳装药相一致,炸药起爆点发生在离炸药和壳体界面一定距离处,且随着速增加而越靠近交界面;相同条件下柱壳装药更易于起爆,其临界起爆速度随装药曲率半径r增加呈现非线性增大,碰撞点偏移量δ=0时,r=∞的临界起爆速度较r=40 mm时增加3.2%;随偏移量δ的增大呈现指数增加,r=40 mm时,δ=0.94r的临界起爆速度较δ=0时增加35.6%,较平面带壳装药增加31.5%.     

基于曲面地表的弹箭射程计算方法

为了研究地表曲面对弹箭射程的影响,基于Kane方法建立计及地表曲面、重力加速度大小和方向变化的改进刚体弹道模型,将大地线的概念引入到弹箭射程计算中,讨论大地主题反解法、正球体两点距算法、椭球体两点距算法、高斯投影距算法4种在曲面地表情况下计算射程的方法,比较改进刚体弹道模型和普通刚体弹道模型计算射程的差异。计算结果表明,在300 km范围内,椭球体两点距算法计算射程具有较高的精度,可作为曲面地表上的射程计算方法;考虑地表曲面后,采用改进刚体弹道模型比普通刚体弹道模型精度更高。     

制导弹药末段目标截获概率研究

针对末制导弹药对地面目标攻击时是否加入中制导环节,研究其末段飞行过程中与目标的几何位置关系,采用快速计算与解析方法分析其打击地面固定目标时导引头对目标的角度截获。通过空中散布椭球和地面散布椭圆的近似计算得到视场角计算公式,进而建立一般的数学模型,并从统计概率角度,得到末制导目标截获概率,根据3σ原则判断是否加入中制导环节。同时研究了零控脱靶量与末制导修正距离,结果表明末制导修正能力满足零控脱靶量。仿真发现导引头开机位置距离目标逐渐变小时,视场角的置信区间先减小、后增大。计算了不同干扰因素对视场角置信区间的影响,结果表明水平风对视场角分布的影响比侧风的影响要大。     

双层介质隔板试验及被发炸药冲击起爆特性分析

为研究双层介质隔板下被发炸药的冲击起爆特性,建立了考虑侧向稀疏波影响的被发炸药冲击波能量计算模型,并开展锰铜压阻传感器测压试验。获得了由有机玻璃与LY-12铝合金组合的双层介质隔板排序（两种不同波阻抗顺序）、总厚度h（30~60 mm）与厚度分配（有机玻璃厚度比例10%~90%）对透射到被发炸药中冲击波各参量的影响规律,试验验证了被发炸药透射冲击波压力及其冲击起爆情况。研究结果表明：选取波阻抗递增的排序时透射冲击波能量较低,对炸药的安全性更有利;随着总厚度的增加,透射冲击波能量逐渐降低,且下降幅度逐渐减小;透射冲击波能量随厚度分配的变化规律与总厚度有关,随着有机玻璃厚度比例的增加,透射冲击波能量呈不断递增（h=30 mm）、先递增再递减（h为40~60 mm）的趋势。     

舰炮武器对岛礁上集群目标射击效力指标算法研究

海上编队舰炮武器系统在对岛礁上集群目标攻击中具有独特优势。根据舰炮武器对岛礁上集群目标的射击特点,研究给出了采用集火射击和瞄准点均匀分布射击两种条件下毁伤目标数的数学期望的解析方程式,并通过对参数分解归纳出计算机模拟步骤,为设计不同条件下的射击效力指标的计算提供快速方法。该方法已在某型舰炮的效力分析中得到应用,并与相关试验数据进行了对比,结果有效可信。     

杀伤爆破弹综合威力评估方法与应用研究

为研究杀伤爆破弹（简称杀爆弹）综合威力定量评估方法,提出一种采用毁伤幅员定量表征与评估杀爆弹（战斗部）综合威力的原理和方法,推导了战斗部威力场和目标毁伤律模型相结合的毁伤幅员计算模型;进行两种杀爆弹的静爆试验,依据试验数据验证和修正了威力场模型,并以此为实例进行了毁伤幅员计算以及综合威力定量评估与分析。研究结果表明,所提出的杀爆弹综合威力评估方法,可实现综合威力的归一化定量表征与评估,能够定量地分析不同弹药对同一目标以及同一弹药对不同目标的毁伤能力差别。     

被动式半捷联平台的动力学模型及其稳定性分析

在某些高速滚转的制导炮弹中,捷联式惯性测量系统无法同时满足测试精度与量程的要求。被动式半捷联平台可以通过隔离弹体滚转运动有效解决这一问题。通过对弹体及被动式半捷联平台进行力学分析建立了半捷联平台内筒的动力学模型,通过4阶龙格-库塔法对动力学模型进行了数值求解,得出不同弹体俯仰角下平台内筒的滚动角度和角速率值。在三轴高速转台上进行了地面半实物仿真实验,转台实验结果与数值计算结果相符。计算及实验结果表明弹体飞行俯仰角越小,平台内筒的滚动角度和角速率就越小,被动式半捷联平台就越稳定。本研究适用于常规弹药的制导化改造,具有一定的工程应用价值。     

水下火炮气幕式发射过程中燃气射流与液体工质相互作用特性研究

为了研究水下火炮气幕式发射过程中燃气射流与液体工质相互作用的特性,设计了可视化模拟实验装置,采用高速录像系统记录了圆柱形充液室中弹丸运动及气体与液体相互作用的过程特性,得到了弹丸速度与气幕轴向扩展速度随时间的变化关系。对比不同喷射参数条件下实验结果可以发现：弹丸运动速度随着喷射压力的增加而增加;气幕减阻性能随着斜面喷孔尺寸增大得到提升,弹丸运动速度随之增大。在实验基础上,建立了弹丸运动条件下多股燃气射流在液体介质中扩展的三维非稳态数学模型。针对实验工况进行数值模拟,模拟结果中多股燃气射流扩展过程与实验结果一致;对比二者气幕顶部轴向扩展位移值,可以发现计算结果与实测值吻合较好。弹丸运动条件下气幕生成的数值模型的建立,为水下火炮发射过程中身管内气幕生成及减阻机理分析提供了参考。